在美国加州的某些地方，如富有的拉霍拉、高科技的山景城，人们只要行走在街上，仿佛就能够窥见汽车工业的未来。在那些城镇里，路上行驶着的不是特斯拉[微博]就是尼桑聆风，再者就是其他款式的电动车。不过，电动车会成为汽车工业的未来吗？著名投行摩根·斯坦利今年发布了一份报告：除了特斯拉的Model S之外，目前市面上的纯电动车无一例外地统统没有达到市场预期目标，从目前来看，到2020年电动车能占据全球汽车市场的1%就不错了。
北京的焦虑
究竟是什么让电动车撞上了南墙？其实是所谓的“里程焦虑”在作祟。简单来说，就是人们担心电动车的续航能力不足。
美国电动车的拥趸们并不认为这是一个很大的问题。他们会告诉你：如今七至八成的城镇司机每天通勤和日常出行开车里程不超过150公里，而美国人的平均每日驾驶里程更是仅为50公里左右，现在的主流电动车已经具有足够的续航能力。
在地球的另一边，北京雾霾最严重的日子，人们也开始畅想电动车取代汽油车的未来——在方便出行的同时，亦能拥有蓝天白云，那将多么美好？然而，在北京这样巨大的城市里，电动车的电池容量问题却不像美国加州那些司机们说得那样简单。
想象一下这样的场景：你住在燕郊，在五棵松上班，每天往返里程合计约为120公里。你开着一辆主流电动车出门，根据美国环境保护署评测，它在充满电的情况下最多能开103英里(约合165公里)，理论上足以应付这段里程。不过，你今天中午还开车出去吃了饭，回家路上遇到交通管制绕了一大圈，然后还遇上了严重的大塞车，于是你发现，你还有2公里才到家，而你的车已经彻底没电了。
这是非常现实的问题：随着房价的攀升，越来越多在北京上班的人选择住到通州、燕郊、昌平或大兴等郊区，他们的通勤里程奇高，已经远远超出了所谓的“平均水平”。特斯拉革命尽管有专家认为120英里(约合193公里)的续航里程已经足够，但对于电动车来说，理想的状况依然是要达到与汽油车相媲美的公里数，亦即500公里左右。这个数字看起来不大，然而市面上却仅有特斯拉Model S达到了市场预期。
Model S具备三种不同的电池组规格，容量分别为40千瓦时、60千瓦时、85千瓦时。其中，85千瓦时的电池组可供汽车行驶300英里(约合482公里)，足以满足大多数人的需要。
为了配合Model S的高效电池组，特斯拉还在全球各地布置Super Charger充电站。这种充电站采用高压充电技术，以120千瓦的功率为电动车充电，可以在30分钟内为Model S充好能够开170英里(约合273公里)的电量。根据特斯拉官网提供的信息，它们已经在北美开设了94座这样的充电站，并且将在明年之内把这个数字提高到300座以上，让人们得以实现东西两岸之间的长途驾驶。
特斯拉的布局已经相当完整：电动车有能与汽油车相媲美的续航能力，亦可以像汽油车一样轻松补充能量，以实现长途旅行。按照这个发展势头，电动车取代汽油车也很有可能。然而，在理想与现实之间，仍有一个巨大的障碍，那就是价格。
为了实现超大电量，Model S的售价也相当高昂，85千瓦时版本在美国售价为93400美元，即使是抵扣掉7500美元的联邦税减免优惠后，也要8万多美元；而根据2013年《凯利蓝皮书》的统计，美国新车平均售价为32086美元，而且这都已经超出了大多数美国家庭的负荷能力。
此外，即使是Model S的镍钴铝电池，其电池组重量依然达到了1500磅(约合680公斤)。虽然储能效率远远高于同类产品，但考虑到跑同样里程的汽油车只需要50公升的油，两者之间依然有着巨大差距。于是，能否进一步提高电池能量密度，以及尽可能减少成本，就成了电动车是否能够真正成为汽车工业未来的关键。
如果电池能呼吸
所谓能量密度，就是单位体积中包含的能量，单位是Wh/kg。我们知道，汽油的能量密度在13000Wh/kg左右，而现今世界上最好的锂离子电池的能量密度也仅为300Wh/kg左右，而特斯拉的电池单元能量密度预测在250Wh/kg左右，这已是电动车电池行业的不二王者。然而，电动车想要取代燃油车，至少需要达到700Wh/kg的能量密度。
如何造出更好的电池呢？无非是在正极、负极和电解质等材料上做文章。比如说，特斯拉的镍钴铝电池，就是采用了镍钴铝三元正极材料。为了更好地利用不同的复合材料，研究者们不仅要找出能用的材料，还要发现它们为什么能用，以及它们是怎样使用的，亦即，电子如何围绕这些材料而运作。
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